1.直流モーターふつう
直流モーターが 120 V の電源から 5 A を引き込みます。電機子抵抗は 1.2 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 17 W です。効率 η を求めなさい。
V = 120 VIa = 5 ARa = 1.2 ΩProt = 17 W
η = %
2.直流モーターむずかしい
240 V(Ra = 2 Ω)の他励直流モーターが、電機子電流 10 A で 1500 rpm で回転しています。負荷が変わり、界磁は変えないまま電流が 2.5 A になります。新しい速度 n2 を求めなさい。
V = 240 VRa = 2 Ωn1 = 1500 rpmIa1 = 10 AIa2 = 2.5 A
n2 = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
直径 150 mm のプーリが 2880 rpm で回り、滑り 1.5 % のベルトで直径 400 mm のプーリを駆動します。従動プーリの回転速度 n2 を求めなさい。
n1 = 2880 rpmd1 = 150 mmd2 = 400 mms = 1.5 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、1500 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 40)が歯車 B(歯数 45)を駆動する。歯車 C(歯数 15)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 72)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 1500 rpmA = 40B = 45C = 15D = 72
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲 0〜5 V の 12 ビット ADC が切り捨てを行い、その出力コードは ⌊Vin/LSB⌋、1 LSB = VFSR/2ᴺ です。入力 3.773 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 12VFSR = 5 VVin = 3.773 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 12 MHz のマイクロコントローラが、UART のボーレートを fclk/(16·D) に設定します。D は最も近い値に丸めた整数です。目標は 9600 baud です。実際のボーレートの誤差を百分率で求めなさい(速すぎる場合を正とします)。
fclk = 12 MHz目標値 = 9600 Bd
e = %
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
350 Ω のひずみゲージが、4 つの辺がすべて 350 Ω で励起電圧 10 V のブリッジの 1 辺(R₂)になっています。ゲージで消費される電力 Pg を mW で求めなさい。自己発熱が励起電圧を制限します。
Vs = 10 VR = 350 Ω
Pg = mW
8.ホイートストンブリッジとひずみゲージむずかしい
アクティブゲージ 1 枚の 1/4 ブリッジ(GF = 2.1)に 10 V を加えます。荷重がかかると、出力は 1.05 mV を示します。ひずみ ε を µε で求めなさい。
Vs = 10 VGF = 2.1Vo = 1.05 mV
ε = µε
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 10(s + 1)/(s²(s + 5)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 10(s + 1)/(s²(s + 5))r(t) = 2·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 5 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 1))Kp = 5ζ = 0.6
Kd = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 70/(s² + 4s + 70) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 70/(s² + 4s + 70)
ζ =
12.ステップ応答むずかしい
R = 19 Ω、L = 100 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 19 ΩL = 100 mHC = 100 µFV = 24 V
%OS = %